JP2015116784A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制し、ヘッドコントローラーの小型化を図り、高速印刷が可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、圧電アクチュエーターを駆動する駆動電位を圧電アクチュエーターに印加するか否かを制御するスイッチ素子２３６と、を有し、複数の圧電アクチュエーターのうち第１圧電アクチュエーター３００Ａは、スイッチ素子２３６Ａの制御により印加された駆動電位に基づいて、圧力発生室に対応するノズル開口から液体を噴射し、複数のアクチュエーターのうち第２圧電アクチュエーター３００Ｂは、第１圧電アクチュエーターから液体が噴射される間、スイッチ素子２３６Ｂの制御により駆動電位が印加され、第２圧電アクチュエーターは、複数あり、複数の第２圧電アクチュエーターは、共通のスイッチ素子から駆動電位が供給される。【選択図】図８

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数並設された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電アクチュエーターとを具備し、圧電アクチュエーターによって圧力発生室内の容積を変化させることで圧力変化を生じさせて圧力発生室に連通するノズル開口からインク滴を吐出させる。

このようなインクジェット式記録ヘッドの並設された圧力発生室のうち、並設方向の端部に設けられた圧力発生室は、並設方向の一方が隔壁を挟んで圧力発生室が隣り合っているのに対し、並設方向の他方は圧力発生室が隣り合っていない。このため、圧力発生室が隣り合っている側の隔壁に比べて、圧力発生室が隣り合っていない側の隔壁の剛性が高く、圧力発生室の圧力変化によって変形し難いため、並設方向の端部の圧力発生室の隔壁が変形することによる圧力損失と、並設方向中央部の圧力発生室、すなわち、並設方向の両隣に圧力発生室が存在する圧力発生室の圧力損失とに差が生じ、ノズル開口から吐出されるインク滴の飛翔速度等の吐出特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。

このため、インク滴の吐出に用いる並設方向の端部に設けられた圧力発生室の隣に、インク滴の吐出に用いられないダミーの圧力発生室を設け、インク滴の吐出に用いる圧力発生室の両側の隔壁の剛性にばらつきが生じるのを抑制して、インク滴の吐出特性のばらつきを抑制した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６２２４２号公報

しかしながら、ダミーの圧力発生室を設けることで、吐出に用いる圧力発生室の両側の隔壁の剛性を揃えることができるものの、単にダミーの圧力発生室を設けただけでは、インク滴の吐出特性のばらつきを抑制するのが困難な場合があるという問題がある。これは、インク滴を吐出させる印刷時において、吐出に用いる圧電アクチュエーターには、駆動電位が印加されるものの、ダミーの圧力発生室に対応して圧電アクチュエーターが設けられていないか、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーターが設けられていたとしても、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーターは駆動されないため、ダミーの圧力発生室と吐出に用いる圧力発生室との隔壁の剛性と、吐出に用いる圧力発生室の間の隔壁の剛性とに差が生じてしまう場合があるためである。

そして、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーターに駆動電位を印加する場合、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーターを含む全ての圧電アクチュエーターにスイッチ素子を設けると、スイッチ素子からの出力信号線の数が増えてしまい、ヘッドコントローラーが大型化してしまうという問題がある。特に、ダミーの圧力発生室が複数設けられている場合には、無駄に駆動する圧電アクチュエーターの数が増大し、ヘッドコントローラーがさらに大型化してしまう。

また、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーターに駆動電位を印加する場合、ダミーの圧力発生室に対応する圧電アクチュエーター用の画素データを生成する必要があるので、高速印刷に影響を及ぼしてしまうという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、液体の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制すると共に、ヘッドコントローラーの小型化を図り、且つ高速印刷が可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動電位を当該圧電アクチュエーターに印加するか否かを制御するスイッチ素子と、を有し、複数の前記圧電アクチュエーターのうち第１圧電アクチュエーターは、前記スイッチ素子の制御により印加された駆動電位に基づいて、前記圧力発生室に対応するノズル開口から液体を噴射し、複数の前記アクチュエーターのうち第２圧電アクチュエーターは、前記第１圧電アクチュエーターから液体が噴射される間、前記スイッチ素子の制御により駆動電位が印加され、前記第２圧電アクチュエーターは、複数あり、複数の前記第２圧電アクチュエーターは、共通のスイッチ素子から駆動電位が供給されることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、複数の第２圧電アクチュエーターを共通のスイッチ素子で駆動電位を印加することで、スイッチ素子の数を減少させて、スイッチ素子を有するヘッドコントローラーの小型化及び発熱の低減を図ることができる。また、スイッチ素子の数を減少させて、画素データ等を減少させることができるため、高速印刷が可能となる。さらに、第１圧電アクチュエーターが設けられた圧力発生室を液体の吐出に用いる圧力発生室とし、第２圧電アクチュエーターが設けられた圧力発生室を液体の吐出に用いないダミーの圧力発生室とし、吐出用の圧力発生室が並設された端部の外側にダミー用の圧力発生室を配置すると共に第２圧電アクチュエーターを駆動することで、吐出用の圧力発生室の位置に拘わらず、圧力変動の伝播による圧力損失量のばらつきを抑制して、液体の飛翔速度等の吐出特性のばらつきを抑制することができる。

ここで、前記スイッチ素子は、前記駆動電位を変化させた駆動信号を前記第１圧電アクチュエーターに印加して、当該第１圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室に連通する前記ノズル開口から液体を噴射し、前記共通のスイッチ素子は、前記駆動信号を前記第２圧電アクチュエーターに印加せずに、当該第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室に連通する前記ノズル開口から液体を噴射させないことが好ましい。これによれば、複数の第２圧電アクチュエーターに共通するスイッチ素子に、吐出に用いる駆動電位の変化量、すなわち傾きの大きな波形の駆動信号を流す必要がなく、共通するスイッチ素子と第２圧電アクチュエーターとの間に過度な電流が流れるのを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動電位を当該圧電アクチュエーターに印加するか否かを制御するスイッチ素子と、を有し、複数の前記圧電アクチュエーターのうち第１圧電アクチュエーターは、前記スイッチ素子の制御により印加された駆動電位に基づいて、前記圧力発生室に対応するノズル開口から液体を噴射し、複数の前記アクチュエーターのうち第２圧電アクチュエーターは、前記第１圧電アクチュエーターから液体が噴射される間、前記スイッチ素子の制御によらずに駆動電位が印加されることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、複数の第２圧電アクチュエーターに駆動電位をスイッチ素子を介さずに印加することができるため、さらにスイッチ素子の数を減少させて、スイッチ素子を有するヘッドコントローラーの小型化及び発熱の低減を図ることができる。また、第１圧電アクチュエーターが設けられた圧力発生室を液体の吐出に用いる圧力発生室とし、第２圧電アクチュエーターが設けられた圧力発生室を液体の吐出に用いないダミーの圧力発生室とし、吐出用の圧力発生室が並設された端部の外側にダミー用の圧力発生室を配置すると共に第２圧電アクチュエーターを駆動することで、吐出用の圧力発生室の位置に拘わらず、圧力変動の伝播による圧力損失量のばらつきを抑制して、液体の飛翔速度等の吐出特性のばらつきを抑制することができる。

ここで、前記スイッチ素子の制御によらずに前記第２圧電アクチュエーターに印加される駆動電位は、基準電位であることが好ましい。これによれば、第２圧電アクチュエーターに印加される駆動電位を基準電位とすることで、さらに第２圧電アクチュエーターに印加される駆動電位を生成する必要がなく、回路構成を簡略化することができる。

また、前記第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室内には液体が充填されていないことが好ましい。これによれば、第２圧電アクチュエーターに駆動電位を印加した際に、第２圧電アクチュエーターに対応する圧力発生室内の液体に圧力変動が生じるのを抑制して、第２圧電アクチュエーターに対応する圧力発生室内の液体の圧力変動が他の圧力発生室に影響を及ぼすのを抑制することができる。また、第２圧電アクチュエーターに対応する圧力発生室内の液体が増粘・固化して、第２圧電アクチュエーターに対応する圧力発生室と第１圧電アクチュエーターの圧力発生室との間の隔壁の剛性、すなわち、撓み特性が変化するのを抑制することができる。

また、前記第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室には、当該圧力発生室に対応する前記ノズル開口が設けられていないことが好ましい。これによれば、第２圧電アクチュエーターに対応する圧力発生室に連通するノズル開口にインク等が付着することによる不具合を抑制することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制すると共に、ヘッドコントローラーの小型化を図り、且つ高速印刷が可能な液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの配線構成を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係る記録装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る駆動回路の制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る各種信号を示す波形図である。 本発明の実施形態１に係る駆動回路の変更例を示すブロック図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置である。
図示するように、インクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド１を有するインクジェット式記録ヘッドユニットＩＩ（以下、ヘッドユニットＩＩとも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、このヘッドユニットＩＩを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニットＩＩは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニットＩＩを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

このようなインクジェット式記録装置Ｉに搭載されるインクジェット式記録ヘッド１の一例について図２〜図４を参照して説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図４は、圧電アクチュエーターの配置を示す平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ′線の断面図であり、図６は、圧電アクチュエーターと駆動回路との接続構成を示す図である。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１は、ヘッド本体１１、ケース部材４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本実施形態では、ヘッド本体１１は、本実施形態のアクチュエーター基板である流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。

ヘッド本体１１を構成する流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、本実施形態では、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに直交する方向を、以降、第３の方向Ｚと称する。

また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側に、当該圧力発生室１２よりも開口面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。

ここで、本実施形態では、図４に示すように、並設された複数の圧力発生室１２のうち、インクの吐出に用いられる圧力発生室１２を吐出用の圧力発生室１２Ａと称し、インクの吐出に用いられない圧力発生室１２をダミーの圧力発生室１２Ｂと称する。本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧力発生室１２の列において、第１の方向Ｘの両端部側にダミーの圧力発生室１２Ｂを配置し、ダミーの圧力発生室１２Ｂの間に吐出用の圧力発生室１２Ａが配置されるようにした。本実施形態では、第１の方向Ｘの両端部のそれぞれに２つのダミーの圧力発生室１２Ｂを設けるようにした。なお、このような吐出用の圧力発生室１２Ａ及びダミーの圧力発生室１２Ｂは、本実施形態では、同じ形状で形成するようにした。もちろん、吐出用の圧力発生室１２Ａとダミーの圧力発生室１２Ｂとは、異なる形状としてもよいが、第１の方向Ｘに並設された吐出用の圧力発生室１２Ａにおいて、第１の方向Ｘの中央部の圧力発生室１２Ａと両端の圧力発生室１２Ｂとの特性を同じにするためにも、吐出用の圧力発生室１２Ａとダミーの圧力発生室１２Ｂとを同じ形状とするのが好ましい。また、ダミー用の圧力発生室１２Ｂの数は、特に限定されず、並設された吐出用の圧力発生室１２Ａの並設方向の両端部に少なくとも１つずつ設けられていればよく、３個以上設けられていてもよい。

また、図２及び図３に示すように、流路形成基板１０の一方面側には、連通板１５が接合されている。また、連通板１５には、各圧力発生室１２に連通する複数のノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接合されている。

連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、図５に示すように、ノズル連通路１６は、圧力発生室１２のうち、吐出用の圧力発生室１２Ａに対応して設けられており、ダミーの圧力発生室１２Ｂには設けられていない。もちろん、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクが充填されないように構成されていれば、ノズル連通路１６をダミーの圧力発生室１２Ｂに設けてもよい。

また、図２及び図３に示すように、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通して設けられている。
また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して第３の方向Ｚの途中まで設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。なお、供給連通路１９は、本実施形態では、圧力発生室１２のうち、吐出用の圧力発生室１２Ａに対応して設けられており、ダミーの圧力発生室１２Ｂには設けられていない。これにより、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクが充填されないようになっている。このように、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクが充填されないことで、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内のインクが増粘・固化して、ダミーの圧力発生室１２と吐出用の圧力発生室１２Ａとの間の隔壁の剛性、すなわち、撓み特性が変化するのを抑制することができる。また、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内で増粘・固化したインクが、吐出用の圧力発生室１２Ａ内に侵入して吐出不良が発生するのを抑制することができる。さらに、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクを充填するようにすると、詳しくは後述するが、ダミーの圧力発生室１２Ｂに対応するダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動電位を印加して駆動した際に、インクの圧力変動がマニホールド１００内に伝わり、吐出用の圧力発生室１２Ａに影響を与えてインク滴の吐出特性に影響を及ぼす虞がある。ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクを充填しないようにすれば、吐出用の圧力発生室１２Ａに影響を及ぼすのを抑制することができる。もちろん、第２マニホールド部１８等を吐出用の圧力発生室１２Ａに対応する領域のみに設け、マニホールド１００がダミーの圧力発生室１２Ｂに達しないように構成してもよい。この場合には、供給連通路１９をダミーの圧力発生室１２Ｂに設けても、マニホールド１００内のインクがダミーの圧力発生室１２Ｂに充填されない。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、同じ種類の液体であるインクを噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。本実施形態では、図５に示すように、ノズル開口２１は、吐出用の圧力発生室１２Ａのみに連通して設けられている。すなわち、ノズル開口２１は、ダミーの圧力発生室１２Ｂに対応して設けられていない。これにより、ノズルプレート２０に無駄な加工が不要となると共に、ダミーの圧力発生室１２Ｂに対応して設けられたインク滴が吐出されないノズル開口２１にインク等が付着することによる不具合を抑制することができる。例えば、インク滴が吐出されないノズル開口２１に付着したインクが乾燥して固化し、ノズル開口２１が開口する液体噴射面を弾性材料からなるブレード等でワイピングした際などに、固化したインクがブレードに付着し、吐出用のノズル開口２１に刷り込むことによる吐出不良が発生する虞がある。もちろん、吐出用のノズル開口２１の並設方向の両側に、吐出に用いないダミー用のノズル開口２１を設けるようにしてもよい。このようにダミー用のノズル開口２１を設けることで、吐出に用いるノズル開口２１のうち、並設方向中央部のノズル開口２１と、両端部のノズル開口２１とで、加工条件を揃えることができ、加工精度にばらつきが生じるのを抑制することができる。つまり、隣にノズル開口２１が存在するノズル開口２１を加工する場合と、隣にノズル開口２１が存在しないノズル開口２１を加工する場合とによって、加工するノズル開口２１の加工条件、すなわち、肉寄せなどの隣の影響が及ぶか否かが異なるため、加工精度にばらつきが生じる可能性があるからである。もちろん、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクが充填される場合には、ダミーの圧力発生室１２Ｂに連通するノズル開口２１を設けると、詳しくは後述するダミーの圧力発生室１２Ｂに対応して設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動電位を印加した際に、ノズル開口２１からインク滴が吐出されてしまう虞がある。つまり、ダミー用のノズル開口２１を設ける場合には、ダミーの圧力発生室１２Ｂにはインクが充填されないようにするのが好ましい。

一方、図３及び図５に示すように、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、例えば、流路形成基板１０を第３の方向Ｚの一方面側、本実施形態では、連通板１５が接合される面側から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。なお、振動板５０は、上述したものに限定されず、例えば、弾性膜５１のみで構成されていてもよく、絶縁体膜５２のみで構成されていてもよい。また、振動板５０は、弾性膜５１、絶縁体膜５２に加えて、他の膜を有するものであってもよい。また、振動板５０の材料は上述したものに限定されるものではない。

また、振動板５０の絶縁体膜５２上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが、本実施形態では、成膜及びリソグラフィー法によって積層形成されて圧電アクチュエーター３００を構成している。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としているが、駆動回路１２０や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、第１電極６０が、複数の圧力発生室１２に亘って連続して設けられているため、第１電極６０が振動板の一部として機能するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、上述の弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方又は両方を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

また、圧電アクチュエーター３００の第２電極８０には、本実施形態の引き出し配線であるリード電極９０が接続されている。具体的には、リード電極９０は、第２の方向Ｙにおいて、第２電極８０の圧電アクチュエーター３００の列の間側の端部から、流路形成基板１０上に引き出されている。本実施形態では、流路形成基板１０上には、振動板５０が設けられているため、リード電極９０は、第２電極８０上から振動板５０上に引き出されている。なお、本実施形態では、図４に示すように、第１電極６０にも、第１電極６０から引き出された共通リード電極９１が形成されている。なお、共通リード電極９１については、リード電極９０と略同じ構成であるため、重複する説明は省略する。

ここで、本実施形態では、図４及び図５に示すように、吐出用の圧力発生室１２Ａに対応して設けられた圧電アクチュエーター３００を吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａと称し、ダミー用の１２Ｂに対応して設けられた圧電アクチュエーター３００をダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂと称する。また、本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａが、第１圧電アクチュエーターに相当し、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが第２圧電アクチュエーターに相当する。つまり、本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａが第１の方向Ｘに並設され、この吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａの並設方向の両端部のそれぞれに２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられている。なお、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂは、ダミーの圧力発生室１２Ｂに対応して設けられており、ダミーの圧力発生室１２Ｂの数に応じて、設けられていればよい。ただし、吐出用の圧力発生室１２Ａの並設方向の一端部に、複数のダミーの圧力発生室１２Ｂが設けられている場合、少なくとも吐出用の圧力発生室１２Ａに隣り合うダミーの圧力発生室１２Ｂにダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられていればよく、他のダミーの圧力発生室１２Ｂには、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられていなくてもよい。

そして、図４に示すように、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの各個別電極である第２電極８０から引き出されたリード電極９０は、流路形成基板１０上で互いに接続されている。本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の両端部において、ダミー用の圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０をそれぞれ接続するようにした。つまり、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の一端部側には、２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられているため、この２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂから引き出された２つのリード電極９０同士を接続するようにした。また、他端部側にも２つのダミーの圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられているため、この２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂから引き出された２つのリード電極９０同士を接続するようにした。これにより、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎にリード電極９０を個別に設ける場合に比べて、リード電極９０の配線基板に接続される端子部の大きさを小さくすることができ、流路形成基板１０の小型化を図ることができる。

もちろん、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂのリード電極９０は、これに限定されず、第１の方向Ｘで並設された圧電アクチュエーター３００の両端部にそれぞれ設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂのリード電極９０同士を接続してもよい。また、本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに２列形成されているが、この２列の圧電アクチュエーター３００の一端部に設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂのリード電極９０同士を接続するようにしてもよい。これにより、配線基板１２１に接続される端子部の面積を減少させて、さらなる小型化を図ることができる。つまり、１つの流路形成基板１０に設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの各第２電極８０から引き出されたリード電極９０は、引き回しの制限などを考慮してできるだけ接続した方が、流路形成基板１０の小型化を図ることができる。また、詳しくは後述するが、リード電極９０で接続するダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの数を増やすほど、ヘッドコントローラーである駆動回路１２０に設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される共通のスイッチ２３６Ｂの数をさらに減少させることができる。

このようなリード電極９０の第２電極８０に接続された一端部とは反対側の他端部には、図３及び図６に示すように、駆動ＩＣ等のヘッドコントローラーである駆動回路１２０を実装した配線基板１２１の接続配線１２２が電気的に接続されている。なお、配線基板１２１の接続配線１２２とリード電極９０との接続方法は、特に限定されず、例えば、異方性導電性接着剤（ＡＣＰ、ＡＣＦ）や、非導電性接着剤（ＮＣＰ）、半田等の金属を用いた溶接等が挙げられる。

ここで、配線基板１２１には、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに接続される接続配線１２２Ａと、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される接続配線１２２Ｂとが設けられている。吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに接続される接続配線１２２Ａは、各圧電アクチュエーター３００Ａ毎に独立して設けられている。また、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、上述のように２個以上の圧電アクチュエーター３００Ｂのリード電極９０が接続されて設けられているため、リード電極９０が接続された２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎に接続配線１２２Ｂが設けられている。すなわち、１つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに対して１つの接続配線１２２Ｂは設けられていない。これにより、配線基板１２１に設ける接続配線１２２Ｂの本数を減少させて、配線基板１２１の小型化を図ることができる。

また、接続配線１２２Ｂの本数を減少させることができるため、詳しくは後述する駆動回路１２０の内部の接続配線１２２Ｂ用のスイッチの数を減少させることができ、駆動回路１２０の小型化を図ることができる。

また、図２及び図３に示すように、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。また、保護基板３０には、厚さ方向（流路形成基板１０と保護基板３０との積層方向）に貫通する貫通孔３２が設けられている。この貫通孔３２内にリード電極９０の第２電極８０に接続された端部とは反対側の端部が形成され、貫通孔３２内で配線基板１２１の接続配線１２２とリード電極９０とが接続されている。

また、このような構成のヘッド本体１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。

なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面側の開口を封止している。

このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。

なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。

このような構成のインクジェット式記録ヘッド１では、インクを噴射する際に、液体貯留手段から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１を具備するインクジェット式記録装置Ｉの制御系について詳細に説明する。なお、図７は、インクジェット式記録ヘッドの制御構成を示すブロック図である。
本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉは、図７に示すように、プリンターコントローラー２００とプリントエンジン２０１とから概略構成されている。

プリンターコントローラー２００は、外部インターフェース２０２（以下、外部Ｉ／Ｆ２０２という）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２０３と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ２０４と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部２０５と、クロック信号を発生する発振回路２０６と、インクジェット式記録ヘッド１へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号形成回路２０７と、この駆動信号形成回路２０７で使用するための電源を生成する電源生成部２０８と、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン２０１に送信する内部インターフェース２０９（以下、内部Ｉ／Ｆ２０９と言う）と、を備えている。

外部Ｉ／Ｆ２０２は、例えば、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピューター等から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ２０２を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。ＲＡＭ２０３は、受信バッファー２１０、中間バッファー２１１、出力バッファー２１２、及び、図示しないワークメモリーとして機能する。そして、受信バッファー２１０は外部Ｉ／Ｆ２０２によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー２１１は制御部２０５が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファー２１２はドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる画素データによって構成してある。

ＲＯＭ２０４には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。制御部２０５は、受信バッファー２１０内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー２１１に記憶させる。また、中間バッファー２１１から読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ２０４に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御部２０５は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー２１２に記憶させる。

そして、インクジェット式記録ヘッド１の１行分に相当するドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ２０９を通じてインクジェット式記録ヘッド１に出力される。また、出力バッファー２１２から１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー２１１から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。

また、電源生成部２０８は、駆動信号形成回路２０７に、詳しくは後述する駆動波形の駆動電位となる駆動電源を供給する。
そして、駆動信号形成回路２０７は、電源生成部２０８が生成した駆動電源に基づいて駆動信号（ＣＯＭ）を生成する。

プリントエンジン２０１は、インクジェット式記録ヘッド１と、紙送り機構２１３と、キャリッジ機構２１４とを含んで構成してある。紙送り機構２１３は、搬送手段の搬送ローラー８や紙送りモーター等から構成してあり、記録シートＳをインクジェット式記録ヘッド１の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構２１３は、記録シートＳをインクジェット式記録ヘッド１に対して副走査方向に相対移動させる。

キャリッジ機構２１４は、インクジェット式記録ヘッド１を搭載可能なキャリッジ３と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成してあり、キャリッジ３を走行させることによりインクジェット式記録ヘッド１を主走査方向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミングベルト７等で構成されている。

インクジェット式記録ヘッド１は、副走査方向である第１の方向Ｘに沿って多数のノズル開口２１を有し、ドットパターンデータ等によって規定されるタイミングで各ノズル開口２１からインク滴（液滴）を吐出する。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１の圧電アクチュエーター３００には、配線基板１２１を介して電気信号、例えば、後述する駆動信号ＣＯＭや画素データＳＩ等が供給される。

ここで、インクジェット式記録ヘッド１に搭載された駆動回路１２０について図８を参照して詳細に説明する。なお、図８は、駆動回路を示すブロック図である。
図８に示すように、駆動回路１２０は、第１シフトレジスター（ＳＲ）２３０、第２シフトレジスター（ＳＲ）２３１、第１ラッチ回路２３２、第２ラッチ回路２３３、デコーダー２３４、制御ロジック２３５、トランスミッションゲート等のスイッチ素子であるスイッチ２３６等を備えている。そして、制御ロジック２３５を除いた各部、すなわち、第１シフトレジスター２３０、第２シフトレジスター２３１、第１ラッチ回路２３２、第２ラッチ回路２３３、デコーダー２３４及びスイッチ２３６は、それぞれ吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａ毎に設けられている。また、制御ロジックを除いた各部、すなわち、第１シフトレジスター２３０、第２シフトレジスター２３１、第１ラッチ回路２３２、第２ラッチ回路２３３、デコーダー２３４及びスイッチ２３６は、リード電極９０が接続されたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎、すなわち、２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎に設けられている。すなわち、本実施形態では、制御ロジック２３５を除く各部は、リード電極９０毎に設けられている。本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに接続されたスイッチ２３６を個別のスイッチ２３６Ａと称し、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続されたスイッチ２３６を共通のスイッチ２３６Ｂと称する。

駆動回路１２０には、インクジェット式記録装置Ｉのプリンターコントローラー２００から配線基板１２１の接続配線１２２を介してヘッド制御信号として、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ及び画素データＳＩと設定データＳＰとを含む設定信号等が入力される。また、駆動回路１２０には、プリンターコントローラー２００の駆動信号形成回路２０７から配線基板１２１の接続配線を介して駆動信号ＣＯＭが入力される。

ここで、駆動信号ＣＯＭと各種信号について図９を参照して詳細に説明する。なお、図９は、駆動信号及び各種信号の説明図である。
図９に示すように、駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期Ｔにおける期間Ｔ１で生成される第１区間信号ＳＳ１と、期間Ｔ２で生成される第２区間信号ＳＳ２と、期間Ｔ３で生成される第３区間信号ＳＳ３と、期間Ｔ４で生成される第４区間信号ＳＳ４と、を有する。第１区間信号ＳＳ１は、駆動パルスＰＳ１を有する。また、第２区間信号ＳＳ２は駆動パルスＰＳ２を、第３区間信号ＳＳ３は駆動パルスＰＳ３を、第４区間信号ＳＳ４は駆動パルスＰＳ４をそれぞれ有する。なお、駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ２、駆動パルスＰＳ３は、大ドットの形成時に圧電アクチュエーター３００に印加されるものであり、それぞれが同じ波形を有している。また、駆動パルスＰＳ１と駆動パルスＰＳ２とは、中ドットの形成時に圧電アクチュエーター３００に印加されるものである。また、駆動パルスＰＳ１は、小ドット形成時に圧電アクチュエーター３００に印加されるものである。さらに、駆動パルスＰＳ４は、ノズル開口２１からインク滴が吐出されない程度に圧電アクチュエーター３００を微振動させる時に印加されるものである。
ここで、駆動信号ＣＯＭは、広義の駆動電位であり、駆動信号ＣＯＭに含まれる各駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ２、駆動パルスＰＳ３及び駆動パルスＰＳ４は何れも駆動電位である。

駆動パルスＰＳ１は、ノズル開口２１からインク滴を吐出させる波形であり、基準電位Ｖｂを維持した状態から第１電位Ｖ１まで印加して圧力発生室を膨張させる膨張要素Ｐ１と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素Ｐ２と、第１電位Ｖ１から第２電位Ｖ２まで印加して圧力発生室１２を収縮させる収縮要素Ｐ３と、収縮状態を一定時間維持する収縮維持要素Ｐ４と、第２電位Ｖ２の収縮状態から基準電位Ｖｂの基準容積まで圧力発生室を復帰させる膨張復帰要素Ｐ５と、を具備する。なお、駆動パルスＰＳ２、駆動パルスＰＳ３については、駆動パルスＰＳ１と同じ波形を有するものである。

駆動パルスＰＳ４は、基準電位Ｖｂから第３電位Ｖ３まで圧力発生室１２を膨張させる振動膨張要素Ｐ６と、膨張容積を一定時間維持する振動膨張維持要素Ｐ７と、第３電位Ｖ３の膨張容積から基準電位Ｖｂの基準容積まで復帰させる振動復帰要素Ｐ８と、を具備する。すなわち、各駆動パルスＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３及びＰＳ４の始端あるいは終端の電位が基準電位Ｖｂとなる。この基準電位Ｖｂは、グランド電位ＧＮＤよりも高い電位に設定されている。

これらの駆動信号ＣＯＭは、圧電アクチュエーター３００毎、本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａ毎と、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの接続されたリード電極９０毎とに設けられたスイッチ２３６にそれぞれが入力される。すなわち、スイッチ２３６は、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａ毎に設けられた個別のスイッチ２３６Ａと、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの接続されたリード電極９０毎、つまり、複数の圧電アクチュエーター３００Ｂに共通する共通のスイッチ２３６Ｂと、を有する。個別のスイッチ２３６Ａは、駆動信号ＣＯＭを吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに印加するか否かのオン／オフ制御を行う。このオン／オフ制御により、駆動信号ＣＯＭの一部分を選択的に圧電アクチュエーター３００に印加することができ、これによりドットの大きさを変更することができる。また、共通のスイッチ２３６Ｂのオン／オフ制御により、駆動信号ＣＯＭの駆動電位をダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに印加することができる。

ラッチ信号ＬＡＴは、ノズル開口２１から１画素にインクを吐出する吐出周期を規定する信号であって、繰り返し周期Ｔ（１画素の区間をインクジェット式記録ヘッドが移動する期間）を示す信号である。ラッチ信号ＬＡＴは、プリンターコントローラー２００によって生成され、制御ロジック２３５、ラッチ回路（第１ラッチ回路２３２、第２ラッチ回路２３３）に入力される。

チェンジ信号ＣＨは、駆動信号ＣＯＭに含まれる駆動パルスを圧電アクチュエーター３００に印加する区間を示す信号である。チェンジ信号ＣＨは、プリンターコントローラー２００によって生成され、制御ロジック２３５に入力される。

画素データＳＩは、各画素にドットを形成するか否か、すなわち、ノズル開口２１からインク滴を吐出するか否かを示す信号である。この画素データＳＩは、１個のノズル開口２１に対して２ビットずつで構成されている。例えば、ノズル数が１８０個の場合、２ビット×１８０の画素データＳＩが繰り返し周期Ｔ毎にプリンターコントローラー２００から送られてくることになる。なお、画素データＳＩは、第１シフトレジスター２３０と第２シフトレジスター２３１とに入力される。本実施形態では、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、常にインク滴を吐出しない画素データＳＩが供給される。

クロック信号ＣＬＫは、プリンターコントローラー２００から送られる画素データＳＩ、チェンジ信号ＣＨ、ラッチ信号ＬＡＴ等を、制御ロジック２３５、各シフトレジスター（第１シフトレジスター２３０、第２シフトレジスター２３１）等にセットする際に用いられる信号である。

制御ロジック２３５は、１６ビットの設定データＳＰのうち、所定の４ビットデータとチェンジ信号ＣＨとに基づいて、選択信号ｑ０を生成する。また、同様に、１６ビットの設定データＳＰのうちの所定の４ビットデータとチェンジ信号ＣＨとに基づいて選択信号ｑ１〜ｑ３を生成する。そして、生成された選択信号ｑ０〜ｑ３は、圧電アクチュエーター３００毎、本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａ毎と、リード電極９０が接続された２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎とに設けられたデコーダー２３４にそれぞれが入力される。

ここで、画素データＳＩが小ドット形成を示す場合（画素データ「０１」の場合）、画素データ「０１」がラッチされて、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ１が出力される。これにより、期間Ｔ１において個別のスイッチ２３６Ａがオン状態になり、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ４において個別のスイッチ２３６Ａがオフ状態になる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１区間信号の駆動パルスＰＳ１が圧電アクチュエーター３００、すなわち、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに印加されて、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａは駆動パルスＰＳ１により駆動される。この駆動パルスＰＳ１に応じて圧電アクチュエーター３００Ａが駆動すると、記録シートＳに小ドットが形成される。

画素データＳＩが中ドット形成を示す場合（画素データ「１０」）、画素データ「１０」がラッチされて、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ２が出力される。これにより、期間Ｔ１及びＴ２において個別のスイッチ２３６Ａがオン状態となり、期間Ｔ３及び期間Ｔ４において個別のスイッチ２３６Ａがオフ状態となる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１区間信号の駆動パルスＰＳ１及び第２区間信号の駆動パルスＰＳ２が圧電アクチュエーター３００、すなわち、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに印加されて、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａは駆動パルスＰＳ１及び駆動パルスＰＳ２により駆動される。この駆動パルスＰＳ１及び駆動パルスＰＳ２に応じて圧電アクチュエーター３００Ａが駆動すると、記録シートＳに中ドットが形成される。

画素データＳＩが大ドット形成を示す場合（画素データ「１１」）、画素データ「１１」がラッチされて、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ３が出力される。これにより、期間Ｔ１、期間Ｔ２及び期間Ｔ３において個別のスイッチ２３６Ａがオン状態となり、期間Ｔ４において個別のスイッチ２３６Ａがオフ状態となる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第１区間信号の駆動パルスＰＳ１、第２区間信号の駆動パルスＰＳ２及び第３区間信号の駆動パルスＰＳ３が圧電アクチュエーター３００、すなわち、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに印加されて、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａは駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ２及び駆動パルスＰＳ３により駆動される。この駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ２及び駆動パルスＰＳ３に応じて圧電アクチュエーター３００Ａが駆動すると、記録シートＳに大ドットが形成される。

画素データＳＩがドット非形成を示す場合（画素データ「００」）、画素データ「００」がラッチされて、スイッチ制御信号ＳＷとして選択信号ｑ０が出力される。これにより、期間Ｔ４においてスイッチ２３６（個別のスイッチ２３６Ａ、共通のスイッチ２３６Ｂ）がオン状態となり、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３においてスイッチ２３６がオフ状態となる。この結果、駆動信号ＣＯＭの第４区間信号の駆動パルスＰＳ４が圧電アクチュエーター３００に印加されて、圧電アクチュエーター３００は駆動パルスＰＳ４により駆動される。この駆動パルスＰＳ４に応じて吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａが駆動すると、ノズル開口２１からインク滴が吐出されない程度の圧力変動が生じ、ノズル開口２１のインクのメニスカスが振動する。

ここで、画素データ「００」は、印刷中にドット非形成となる吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａと、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂとに印加される。すなわち、本実施形態では、プリンターコントローラー２００からの画素データＳＩ及び設定データＳＰは、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続された共通のスイッチ２３６Ｂに対して、インク滴が吐出されない値のデータ、本実施形態では、印刷中のドット非形成となるデータを与えて、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂにドット非形成時と同様の駆動電位を印加する。つまり、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００のうち、２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが並設方向の端部のそれぞれに設けられており、各端部に設けられた２つのダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、共通のスイッチ２３６Ｂを介して、同じ駆動パルスＰＳ４が印加される。このように、リード電極９０が接続されたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに対して共通のスイッチ２３６Ｂを設けることで、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎に個別にスイッチ２３６Ｂを設ける必要がなく、駆動回路１２０の小型化を図ることができる。つまり、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎に個別のスイッチ２３６Ａを設けた場合、駆動回路１２０が大型化してしまう。すなわち、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、常に同じ駆動電位、本実施形態では、駆動パルスＰＳ４が印加されれば良いため、接続配線１２２Ｂを共通化して、スイッチ２３６Ｂを共通化することができる。本実施形態では、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂをリード電極９０で接続して流路形成基板１０の小型化を図ることができると共に、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに共通のスイッチ２３６Ｂを接続することで、駆動回路１２０の小型化を図ることができる。また、スイッチ２３６の数を減少させることができるため、駆動回路１２０の発熱も抑制することができる。さらに、スイッチ２３６の数を減少させることができるので、配線基板１２１の接続配線１２２Ｂの数も減少でき、配線基板１２１の小型化を図ることができる。ちなみに、リード電極９０で接続するダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂの数を増やすほど、ヘッドコントローラーである駆動回路１２０に設けられたダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される共通のスイッチ２３６Ｂの数をさらに減少させることができるため、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０同士を接続して、共通のスイッチ２３６Ｂの数を減少させるのが好ましい。つまり、１つの流路形成基板１０に第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００が２列設けられており、圧電アクチュエーター３００の列毎に４個のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが設けられている場合には、合計８個のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂのリード電極９０同士を接続すれば、駆動回路１２０には、共通のスイッチ素子２３６Ｂを１つだけ設ければよく、駆動回路１２０のさらなる小型化を図ることができる。

なお、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動電位を印加する印刷中とは、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに対応するノズル開口２１からインク滴が吐出される間のことであり、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに対応するノズル開口２１からインク滴が吐出される間とは、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに駆動電位が印加されている期間のことである。

また、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、インク滴の吐出に用いる駆動電位を変化させた駆動信号、すなわち駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３を印加することなく、インク滴の吐出に用いない駆動電位を変化させた駆動信号である駆動パルスＰＳ４を印加するようにしたため、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに共通する接続配線１２２に、吐出に用いる駆動電位の変化量、すなわち傾きの大きな波形の駆動信号を流す必要がなく、スイッチ２３６Ｂとダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂとの間の接続配線１２２Ｂやリード電極９０等に過度な電流が流れるのを抑制することができる。

このように、印刷中、つまり吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａからインク滴が吐出される間、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動パルスＰＳ４を印加することで、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動電位を印加している。これにより、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂが緊張して、ダミーの圧力発生室１２Ｂと吐出用の圧力発生室１２Ａとの間の隔壁を側方から支持する、すなわち、吐出用の圧力発生室１２Ａ側に押圧する状態となる。この結果、吐出用の圧力発生室１２Ａの内圧が上昇しても、隔壁がダミーの圧力発生室１２Ｂ側に撓み変形するのを抑制することができる。このため、吐出用の圧力発生室１２Ａからダミーの圧力発生室１２Ｂへの圧力損失を低減することができる。また、緊張した圧電アクチュエーター３００Ｂによって吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａとダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂとの間の隔壁を支持するため、ダミーの圧力発生室１２Ｂを設けない構造と比較して、隔壁の剛性が過度に高くなるのを抑制することができる。したがって、ダミーの圧力発生室１２Ｂの隣の吐出用の圧力発生室１２Ａで圧力変動が生じたときのダミーの圧力発生室１２Ｂ側の隔壁の変形度合いと他の圧力発生室１２Ａ側の隔壁の変形度合いとを同程度に揃えることができる。これにより、圧力変動の伝播による圧力損失量を並設方向の端部の圧力発生室１２と中央部等の他の圧力発生室１２Ａとで同程度に揃えることができる。その結果、並設された吐出用の圧力発生室１２Ａから吐出されるインク滴の飛翔速度等の吐出特性を揃えることができる。このため、ノズル開口２１（圧力発生室１２）の高密度化やインクジェット式記録ヘッドの小型化に対応することが可能となる。また、圧力発生室１２を形成する流路形成基板１０をシリコン単結晶性基板のように比較的剛性が弱い素材から作製する場合にも好適である。

なお、本実施形態では、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａのドット非形成時に印加する駆動パルスＰＳ４を、印刷中、すなわち、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに対応するノズル開口２１からインク滴を吐出している間、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに印加することで、ヘッド制御信号が肥大化するのを抑制することができる。つまり、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂ毎にスイッチ２３６を設けた場合、各スイッチ２３６毎にインク滴を吐出するか否かを示す画素データＳＩ等のヘッド制御信号が必要になるが、本実施形態では、複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂを共通のスイッチ２３６Ｂに接続することで、インク滴を吐出するか否かを示す画素データＳＩ等のヘッド制御信号が少なくて済むため、ヘッド制御信号の肥大化を抑制して、高速印刷を実現できる。

また、画素データＳＩや設定データＳＰを含む設定信号を変更するだけで、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに、吐出に用いない駆動電位である駆動信号（駆動パルスＰＳ４）を印加することができるため、駆動回路１２０の回路構成が簡略化される。もちろん、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、印刷中に駆動電位が印加されればよいため、微振動パルスである駆動パルスＰＳ４を含まない基準電位Ｖｂのみが印加されるようにしてもよい。このような基準電位Ｖｂのみが印加されるようにするには、上述した駆動信号ＣＯＭに、基準電位Ｖｂのみが印加される期間Ｔ５をさらに追加してもよいが、繰り返し周期Ｔが長くなってしまう虞があるため好ましくない。例えば、駆動信号形成回路２０７に、吐出用の圧電アクチュエーター３００Ａに印加する上述した駆動信号ＣＯＭと同じ第１駆動信号ＣＯＭ１と、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに印加する少なくとも基準電位Ｖｂを含む第２駆動信号ＣＯＭ２とを生成させて、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、第２駆動信号ＣＯＭ２を印刷中に印加するようにすれば、繰り返し周期Ｔが長くなることなく、好適な駆動電位をダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに選択的に印加することもできる。ただし、このように第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２とを用いる場合には、駆動回路１２０に第１駆動信号ＣＯＭ１と第２駆動信号ＣＯＭ２とを選択可能な回路構成が必要になり、回路構成が複雑になる虞がある。

さらに、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、駆動電位が印加されればよいため、駆動信号ＣＯＭに含まれる駆動パルスＰＳ４を印加させずに、駆動回路１２０を介さず直接駆動電位を印加するようにしてもよい。すなわち、図１０に示すように、プリンターコントローラー２００にダミー用駆動信号形成回路２１５を設け、ダミー用駆動信号形成回路２１５に基準電位Ｖｂのみを含むダミー用駆動信号を生成させて、ダミー用駆動信号を直接ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに印加するようにしてもよい。これにより、駆動回路１２０には複数のダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される共通のスイッチ２３６Ｂが不要になり、駆動回路１２０のさらなる小型化及び発熱の抑制を行うことができる。また、図１０に示す構成では、駆動回路１２０のスイッチ２３６を介さずにダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに駆動電位を印加できるので、画素データの数をさらに少なくすることができるため、高速印刷を実現できる。さらに、共通のスイッチ２３６Ｂが不要なため、駆動回路１２０の回路構成をさらに簡略化することができる。また、配線基板１２１とは別にダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される配線基板１２１を用いることで、配線基板１２１には、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される接続配線１２２Ｂが不要となり、配線基板１２１のさらなる小型化及び低コスト化を図ることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに、駆動電位として駆動パルスＰＳ４を印加するようにしたが、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに対応するダミーの圧力発生室１２Ｂには、インクが充填されないため、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂには、吐出用の駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ３を含む駆動信号を印加してもよい。ただし、上述のように、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂと共通のスイッチ２３６Ｂとの間の接続配線１２２Ｂやリード電極９０等の吐出に用いる変化量の大きな駆動波形が流れるため、過度な電流が流れる虞がある。
また、上述した実施形態１では、ダミーの圧力発生室１２Ｂ内にインクが充填されない構成を例示したが、特にこれに限定されず、インクが充填されてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに、基準電位Ｖｂ又は微振動駆動の駆動パルスＰＳ４を含む基準電位Ｖｂを印加するようにしたが、特にこれに限定されず、基準電位Ｖｂとは異なる電位をダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに印加するようにしてもよい。ただし、ダミー用の圧電アクチュエーター３００Ｂに基準電位Ｖｂを印加することで、駆動信号形成回路２０７やダミー用駆動信号形成回路２１５等に基準電位Ｖｂ以外の電位を形成する必要がなくなり、回路構成を簡略化することができる。

なお、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。

さらに、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１（ヘッドユニットＩＩ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。
また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置Ｉを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ＩＩ インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １２Ａ 吐出用の圧力発生室、 １２Ｂ ダミーの圧力発生室、 １５ 連通板、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ４０ ケース部材、 ５０ 振動板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 １２１ 配線基板、 １２２、１２２Ａ、 １２２Ｂ 接続配線、 ２００ プリンターコントローラー、 ２３６ スイッチ（スイッチ素子）、 ２３６Ａ 個別のスイッチ（スイッチ素子）、 ２３６Ｂ 共通のスイッチ（スイッチ素子）、 ３００ 圧電アクチュエーター、 ３００Ａ 吐出用の圧電アクチュエーター、 ３００Ｂ ダミー用の圧電アクチュエーター

Claims (7)

1. 圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、
   前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動電位を当該圧電アクチュエーターに印加するか否かを制御するスイッチ素子と、を有し、
   複数の前記圧電アクチュエーターのうち第１圧電アクチュエーターは、前記スイッチ素子の制御により印加された駆動電位に基づいて、前記圧力発生室に対応するノズル開口から液体を噴射し、
   複数の前記アクチュエーターのうち第２圧電アクチュエーターは、前記第１圧電アクチュエーターから液体が噴射される間、前記スイッチ素子の制御により駆動電位が印加され、
   前記第２圧電アクチュエーターは、複数あり、
   複数の前記第２圧電アクチュエーターは、共通のスイッチ素子から駆動電位が供給されることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記スイッチ素子は、前記駆動電位を変化させた駆動信号を前記第１圧電アクチュエーターに印加して、当該第１圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室に連通する前記ノズル開口から液体を噴射し、
   前記共通のスイッチ素子は、前記駆動信号を前記第２圧電アクチュエーターに印加せずに、当該第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室に連通する前記ノズル開口から液体を噴射させないことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、
   前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動電位を当該圧電アクチュエーターに印加するか否かを制御するスイッチ素子と、を有し、
   複数の前記圧電アクチュエーターのうち第１圧電アクチュエーターは、前記スイッチ素子の制御により印加された駆動電位に基づいて、前記圧力発生室に対応するノズル開口から液体を噴射し、
   複数の前記アクチュエーターのうち第２圧電アクチュエーターは、前記第１圧電アクチュエーターから液体が噴射される間、前記スイッチ素子の制御によらずに駆動電位が印加されることを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 前記スイッチ素子の制御によらずに前記第２圧電アクチュエーターに印加される駆動電位は、基準電位であることを特徴とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室内には液体が充填されていないことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記第２圧電アクチュエーターに対応する前記圧力発生室には、当該圧力発生室に対応する前記ノズル開口が設けられていないことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。

Images